董吉林 李鵬沖 申瑞玲 邵 舒

(1. 鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450001；2. 鄭州輕工業(yè)學院食品生產與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001)

青稞萌發(fā)工藝優(yōu)化及營養(yǎng)成分分析

董吉林1,2李鵬沖1,2申瑞玲1，2邵 舒1，2

(1. 鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450001；2. 鄭州輕工業(yè)學院食品生產與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 鄭州 450001)

以青稞為原料，通過單因素和正交試驗，研究了萌發(fā)條件對青稞總酚和β-葡聚糖含量的影響，優(yōu)化了青稞萌發(fā)的最佳工藝參數；在最佳萌發(fā)工藝的基礎上，研究了青稞萌發(fā)前后營養(yǎng)成分及酶活性的變化。結果表明：青稞萌發(fā)最佳工藝條件為萌發(fā)時間2 d、萌發(fā)溫度30 ℃、pH 6.4，在該工藝參數下，青稞萌發(fā)后其總酚含量為1.18 mg/g，β-葡聚糖含量為2.35%；青稞萌發(fā)后，青稞中總酚含量顯著增加，同時β-葡聚糖的減少量較小，此外多酚氧化酶及β-葡聚糖酶的活力均顯著增強。該試驗旨在通過對青稞萌發(fā)后的營養(yǎng)分析，為研究新型功能性食品提供理論依據。

青稞；萌發(fā)；總酚；β-葡聚糖；酶活力

青稞，俗稱裸大麥，是中國青藏高原地區(qū)的標志性作物。是 “三高兩低”的食品(高蛋白、高纖維、高維生素、低脂肪和低糖)，此外青稞含有豐富的β-葡聚糖、酚類和膳食纖維等活性成分[1]。經研究發(fā)現(xiàn)青稞萌發(fā)后，青稞的營養(yǎng)價值得到了提高，蛋白質、淀粉、脂肪等營養(yǎng)物質變得更容易被人類吸收和利用[2]，并且其酚類的含量和抗氧化能力、抗腫瘤能力均明顯高于未經萌發(fā)處理的青稞[3]。通過萌發(fā)技術使青稞的深加工產業(yè)得到了進一步發(fā)展。但是萌發(fā)處理也給青稞的營養(yǎng)價值產生了一定的負面作用，比如青稞萌發(fā)后青稞中的β-葡聚糖含量有所降低[4]。雖然有人[5]對青稞營養(yǎng)成分的研究進行過報道，關于青稞萌發(fā)后酚類，β-葡聚糖等含量的變化還不清楚。因此，本研究擬以青稞為原料，進行萌發(fā)處理，探討不同萌發(fā)時間、萌發(fā)溫度和pH值對青稞中總酚和β-葡聚糖含量的影響，在此基礎上采用正交試驗，得到青稞萌發(fā)的最佳工藝條件，并研究青稞最佳萌發(fā)工藝前后各營養(yǎng)成分含量及酶活力的變化，旨在為中國青稞萌發(fā)的深加工提供基礎數據，為其在食品、醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青稞：青海農林科學院；

β-葡聚糖、膳食纖維試劑盒：愛爾蘭 Megazyme公司；

其他試劑均為分析純；

紫外-可見分光光度計：T6型，北京普析通用儀器有限公司；

自動旋光儀：WZZ-2S/2SS型，上海圖新電子科技有限公司；

分析天平：BSA224S-CW型，德國Sarturius公司；

高速多功能粉碎機：HL-100型，上海塞耐機械有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 青稞萌發(fā)的單因素試驗 將青稞籽粒用20目篩網篩理，去除雜物及石子，然后選取100粒成熟飽滿，沒有破損的青稞，先用清水洗去雜質和灰塵，再用體積分數5%的次氯酸鈉溶液浸泡消毒30 min，最后用清水清洗干凈。將清洗后的青稞加入蒸餾水(為青稞重量的6倍)，萌發(fā)過程中每6 h換水一次。在下列不同單因素條件下萌發(fā)，并測營養(yǎng)成分含量。除(3)外，反應體系的溶液pH值為6.4。

(1) 時間的影響：將處理好的青稞分別萌發(fā)1，2，3，4，5，6 d，萌發(fā)溫度30 ℃，分別測營養(yǎng)成分的變化。

(2) 溫度的影響：將處理好的青稞分別在15，20，25，30，35 ℃恒溫水浴中萌發(fā)，萌發(fā)時間2 d，分別測營養(yǎng)成分的變化。

(3) pH值的影響：將處理好的青稞分別用pH值為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0的溶液萌發(fā)，萌發(fā)溫度30 ℃，萌發(fā)時間2 d。分別測營養(yǎng)成分的變化。

1.2.2 正交試驗設計 在單因素試驗基礎上，以總酚和β-葡聚糖含量為考察指標，采用三因素三水平的正交試驗優(yōu)化青稞萌發(fā)工藝。每組試驗重復3次。

1.2.3 營養(yǎng)成分的測定

(1) 脂肪含量的測定：按 GB/T 5512—2008 執(zhí)行。

(2) 蛋白質含量的測定：按GB/T 5009.5—2010 執(zhí)行。

(3) 淀粉含量的測定：按GB/T 20378—2006執(zhí)行。

(4) 纖維素含量、β-葡聚糖含量的測定：由Megazyme試劑盒測定。

(5) 可溶性糖含量的測定：苯酚—硫酸法[6]。

(6) GABA含量的測定：參照文獻[7]。

(7) 總酚含量的測定：參照文獻[8]。

(8) 黃酮含量的測定：參照文獻[9]。

1.2.4 酶活力的測定

(1)α-淀粉酶活力的測定：參照文獻[10]。

(2)β-淀粉酶活力的測定：參照文獻[11]。

(3) 蛋白酶活力的測定：參照文獻[12]。

(4) 多酚氧化酶活力的測定：參照文獻[13]。

(5)β-葡聚糖酶活力的測定：參照文獻[14]。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2010版本和Origin 8.0版本對數據進行整理并作圖，用SPSS 16.0版本軟件分析數據。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 萌發(fā)時間對總酚及β-葡聚糖含量的影響 由圖1可知，隨著萌發(fā)時間的延長總酚含量逐漸增加，而2 d后總酚含量卻隨著萌發(fā)時間的延長而減少。這可能是青稞經過萌發(fā)處理后，植物細胞壁周圍的成分被降解，游離態(tài)和結合態(tài)的酚類化合物被釋放出來，從而使總酚含量增加[15]；酚類化合物的抗氧化活性對溶液中的?OH具有較強的清除能力等原因致使總酚含量在一定程度上減少[16]。隨著萌發(fā)時間的延長β-葡聚糖含量逐漸減少，到3 d之后β-葡聚糖含量基本不變。原因在于青稞在萌發(fā)過程中胚乳的物理性狀發(fā)生了改變，分泌赤霉酸刺激胚乳糊粉層細胞，合成葡聚糖酶，引起細胞壁和細胞間葡聚糖的降解，使得青稞變得柔軟易碎[17]。故綜合考慮，青稞的萌發(fā)時間選取2 d為宜。

2.1.2 萌發(fā)溫度對總酚及β-葡聚糖含量的影響 由圖2可知，隨著溫度的升高，溶液黏度減小，分子運動加快，一定溫度范圍內β-葡聚糖的含量在逐漸增加，總酚的含量也在逐漸增加，30 ℃后總酚含量有輕微減少并趨于平衡，由于溫度升高多酚氧化酶的活性增加導致。故綜合考慮，青稞的萌發(fā)溫度選取30 ℃為宜。

2.1.3 pH值對總酚及β-葡聚糖含量的影響 由圖3可知，

圖1 萌發(fā)時間對β-葡聚糖和總酚含量的影響Figure 1 Effect of cultivation time on the content ofβ-glucan and polyphenols

圖2 萌發(fā)溫度對β-葡聚糖和總酚含量的影響Figure 2 Effect of cultivation temperature on the content of β-glucan and polyphenols

圖3 溶液pH對β-葡聚糖和總酚含量的影響Figure 3 Effect of pH on the content of β-glucan and polyphenols

在pH 5.2～7.6時，隨著pH值的增加，青稞中總酚含量表現(xiàn)為“拋物線”型變化趨勢，β-葡聚糖含量基本無變化?？赡苁撬嵝詴拱⑽核帷ο愣顾岬榷喾影l(fā)生分解從而使總酚含量降低。當pH值為6.4時青稞中的總酚及β-葡聚糖含量較高，故青稞的萌發(fā)pH值選取6.4為宜。

2.2 正交試驗設計

正交試驗因素水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平表Table 1 Factors and levels in the orthogonal array design

由表2可知，不同因素對青稞中總酚影響大小為萌發(fā)時間、pH值、萌發(fā)溫度，優(yōu)化結果為A2B2C2；不同因素對青稞中β-葡聚糖含量影響大小為萌發(fā)時間、pH值、萌發(fā)溫度，優(yōu)化結果為A1B3C2或A1B3C3。根據表2因素A對多酚與β-葡聚糖含量均影響最高，A可取A1或者A2，在保證青稞萌發(fā)后其總酚含量最高，β-葡聚糖降低率較低的情況下，A取A2，同樣分析B因素，B取B2，C取C2。得出青稞萌發(fā)的最佳條件為A2B2C2即萌發(fā)時間為2 d、萌發(fā)溫度為30 ℃、pH值為6.4；在此條件下進行3次平行驗證實驗，結果表明青稞萌發(fā)后其總酚含量為 1.18 mg/g，β-葡聚糖含量為2.35%。故在此工藝下，萌發(fā)青稞中總酚含量顯著增加，同時β-葡聚糖的減少量較小，提高其營養(yǎng)價值。

2.3 青稞萌發(fā)前后營養(yǎng)成分的變化

確定青稞萌發(fā)最佳工藝后，按照最佳工藝萌發(fā)青稞，并測定萌發(fā)前后營養(yǎng)成分及酶活力的改變，見表3、4。由表3可知，同青稞萌發(fā)前相比，蛋白質、淀粉、脂肪、纖維素及β-葡聚糖的含量都降低了，而總酚、GABA、黃酮、可溶性糖的含量增加了，這是因為未萌發(fā)的青稞中含有很少量的酶，且大部分被束縛，以無活性的酶原的形式存在，當青稞萌發(fā)后，在由胚釋放的赤霉酸催化作用下，糊粉層中合成并且釋放大量的水解酶類，青稞就利用這些水解酶類完成自身營養(yǎng)物質的轉化[18]。這和表4中的數據相符合，從表4中可以看出青稞萌發(fā)后一些主要的水解酶活性的變化，比如α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、多酚氧化酶、β-葡聚糖酶，它們促進青稞一些主要營養(yǎng)成分降解，從而提高這些營養(yǎng)成分的利用率。

表2 青稞萌發(fā)的正交試驗設計及結果Table 2 Orthogonal array design and results of the optimization of germination hulless barley

3 結論

(1) 本試驗以青稞為原料，通過單因素和正交試驗對青稞萌發(fā)工藝進行研究，以萌發(fā)后青稞中總酚含量顯著增加，同時β-葡聚糖的減少量較小為標準。最佳條件為：青稞萌發(fā)時間2 d、萌發(fā)溫度30 ℃、pH 6.4，在此工藝參數下，青稞萌發(fā)后其總酚含量為 1.18 mg/g，β-葡聚糖含量為2.35%。

(2) 青稞萌發(fā)后營養(yǎng)成分的含量有所變化，如蛋白質、淀粉、脂肪、纖維素、β-葡聚糖含量都降低了，而可溶性糖、總酚、黃酮、GABA含量都大幅度增加，并且α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶、多酚氧化酶、β-葡聚糖酶活性增強。青稞萌發(fā)后，其營養(yǎng)價值遠高于青稞，但是青稞萌發(fā)后，青稞中對人體有益的一些營養(yǎng)成分含量有所降低，比如β-葡聚糖、纖維素。因此，在研究新型的萌發(fā)青稞食品時，應當注意添加這些營養(yǎng)成分，來改善萌發(fā)對青稞營養(yǎng)成分造成的負面影響。如可以研發(fā)萌發(fā)青稞沖調粉，并在其中加入β-葡聚糖、纖維素等可制成新型的營養(yǎng)強化食品。

表3 青稞萌發(fā)前后營養(yǎng)成分的改變Table 3 Changes in nutrition components contents of hulless barley before and after germination %

表4 青稞萌發(fā)前后酶活力的改變Table 4 Activities of amylase of hulless barley before and after germination U/g

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Optimization of germinationp process and analysis of nutritional components in hull-less barley

DONG Ji-lin1，2LIPeng-chong1，2SHENRui-ling1，2SHAOShu1,2

(1.CollegeofandBioengineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou,Henan450001,China; 2.CollaboratineInnovatioCenterforFoodProductionandSafety,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou,Henan450001,China)

The effects of germination on total phenolics andβ-glucan in barley were studied by single factor and Orthogonal experiment, and the Optimum process parameters of barley germination were obtained. The results showed that the optimum technological conditions were as follows, i.e. The seed were germinated at 30 ℃ for 2 days using the pH 7.0 solution. Under this condition, 1.13 mg/g of total phenol and 2.31% ofβ-Glucan were obtained. On the basis of the best germination process, the changes of nutrient composition and enzyme activity before and after germination of highland barley were also studied. The results showed that contents of Protein, starch, fat, cellulose,β-glucan decreased, however contents of soluble sugar, total phenolics, flavonoids, and GABA increased significantly after the barley germination. In addition, the activities ofα-amylase,β-amylase, protease, polyphenol oxidase andβ-glucanase were significantly enhanced.

hull-less barley; germination; nutrition components; optimization; enzyme activity

河南省科技攻關項目(編號：152102110103)

董吉林，男，鄭州輕工業(yè)學院副教授，博士。

申瑞玲(1967-)，女，鄭州輕工業(yè)學院教授，博士。 E-mail:shenrl1967@163.com

2016—10—16

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.02.034